(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸が挿通される取付孔が中心に形成され前記回転軸と一体となって回転すると共に、その一側面側に配置される回転体に接触してその回転体に拘束力を加える円板よりなる回転体の抑え板であって、
前記円板は、前記回転体に接触する平坦面を有する取付孔周辺部と、その取付孔周辺部の外周側に段差を介して連続し前記回転体には接触しない中間部と、その中間部の外周側に段差を介して連続し前記回転体に接触する平坦面を有する外縁部とよりなる断面凹凸状の同心円形状に形成されており、
前記中間部の、前記回転体が配置される側とは反対側の面に形成された凸状面が、前記回転体が配置される側の面に形成された凹状面の、前記円板の径方向に収まる範囲内に形成されていることを特徴とする回転体の抑え板。
【請求項２】
前記凸状面の内側に形成された隆起部分と、前記凹状面で囲まれた空間の、前記円板径方向における夫々の断面が、前記回転体側を広幅とする同面積の台形状であることを特徴とする請求項１記載の回転体の抑え板。
【請求項３】
前記円板の回転軸方向の厚みは、少なくとも前記外縁部の最外周側を除いて全て均一の厚みであることを特徴とする請求項１または２記載の回転体の抑え板。
【請求項４】
前記円板はモータのエンドプレートであって、前記回転体は積層されたモータのロータコアであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転体の抑え板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の回転体の抑え板の製造方法であって、
冷間圧延材でなる素材円板に、プレス加工或いは冷間鍛造を施して、前記取付孔と、前記中間部の凸状面と凹状面を形成した後に、
前記円板を複数枚積層して、それら円板の板厚方向に加圧焼鈍することで、製造されることを特徴とする回転体の抑え板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの両端に設けられ、積層されたロータコアを、拘束力を加えることで支持するモータのエンドプレートなどに代表される回転体の抑え板と、その抑え板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータを代表とする回転駆動物では、その回転駆動時に回転体が回転軸方向へ変位することを拘束する目的で、回転軸の両端部に抑え板が設けられていることが多い。特に、その代表であるモータにおいては、回転体である積層されたロータコアが、その回転軸方向へ変位する現象を拘束することを目的に、回転軸の両端部に抑え板としてエンドプレートが設けられている。
【０００３】
このようなモータのエンドプレートは、特許文献１や特許文献２に開示されているように、平板状の厚板部品で形成された円板であることが多く、そのエンドプレートを回転体と面接触させることで、その回転体である積層されたロータコアに拘束力を加えていた。
【０００４】
これら平板状のエンドプレートは、シート状の圧延板をプレス加工によって打抜くことで製造されることが一般的であった。しかしながら、プレス加工によってエンドプレートを製造すると、そのエンドプレートに残留応力などに起因する反りなどが発生することが頻繁にあり、その結果、エンドプレートが回転体である積層されたロータコアに確実に面接触しないことがあって、このような単なる平板状のエンドプレートを用いた場合は、確実に回転体に拘束力を加えることができないことがしばしばあるという問題があった。
【０００５】
また、エンドプレートを平板状ではなく、テーパー面を備えたプレート状にした技術が、特許文献３や特許文献４で提案されている。これらのエンドプレートはその外周縁のみで、積層されたロータコアに拘束力を加えるものである。
【０００６】
特に近年においては、自動車等の高性能化のため、モータを代表とする回転駆動物への軽量化要求が高くなってきており、エンドプレートをはじめとする抑え板にも軽量化ひいては薄肉化が求められるようになってきており、特許文献３や特許文献４で提案のエンドプレートではその要求に対応することは困難である。
【０００７】
また、単に抑え板を薄肉化しただけでは剛性を十分に確保することができなくなるため、抑え板を断面凹凸状の同心円形状に形成することで剛性を確保しようという技術も最近開発されつつある。更には、小型化に対する要求もあり、スペース制約の観点からその凹凸深さをできるだけ浅くしようと方向性もある。
【０００８】
一方、自動車等に用いられるモータなどでは、高性能化を目的とし、その回転体であるロータコアを積層したロータの外形拡大や、その回転速度（回転数）の上昇も図られており、回転体に加わる遠心力も増大する傾向にある。遠心力が増加した場合、回転体をしっかりと拘束しないと、遠心力で回転体が回転軸の方向へ変位し、部品の破損などにつながるといった問題が発生することがある。このため、エンドプレートをはじめとする抑え板による回転体に対する拘束力もこれまで以上に高いものが要求されるようになってきている。
【０００９】
これらの現状を踏まえ、本発明者は、剛性を十分に確保したうえで、回転体の回転速度（回転数）が上昇しても、その回転体に十分な拘束力を加えることができる回転体の抑え板に関する技術を開発するために、鋭意、実験、研究を進めた。その結果、回転体に接触する平坦面を有する取付孔周辺部と、その取付孔周辺部の外周側に段差を介して連続しその回転体には接触しない中間部と、その中間部の外周側に段差を介して連続しその回転体に接触する平坦面を有する外縁部とよりなる断面凹凸状の同心円形状の円板を、回転体の抑え板として採用することで、十分な剛性を確保することができ、また、その取付孔周辺部の外周側位置を適切な位置に配置することで、回転体の回転速度（回転数）が上昇しても、外縁部によりその回転体に十分な拘束力を加えることができることを見出した。
【００１０】
しかし、前述したように、抑え板の反りが大きい場合には、回転体に加える拘束力に、その円周方向にバラツキが発生する可能性があり、抑え板の平坦度を確保することが重要になってくる。抑え板の平坦度を確保するためには、抑え板の製造時において、コイルからシート状の部品とする際に、複数回の矯正加工を行い、できる限り平坦度を確保をしようとすることが一般的には行われる。しかしながら、この方法で平坦度を確保しても、その後に、孔開け加工などを行うと反りが発生してしまう問題がある。
【００１１】
このような反りの発生を低減するための方法として、アルミ磁気ディスクなどでは、アルミニウム板を複数枚積層して、加圧焼鈍する方法が、特許文献５や特許文献６等で提案されている。
【００１２】
しかしながら、これら特許文献５や特許文献６等に記載された提案は、凹凸が形成されてないアルミニウム板を対象とした提案であって、アルミニウム板をプレス成形により孔開けした後に、複数枚のアルミニウム板を積層し、加圧焼鈍することで、アルミニウム板の反りを矯正しようという方法に関する提案である。
【００１３】
図９に、従来の一般的なプレス成形により断面凹凸状の同心円形状に形成された円板２でなる抑え板１の断面形状を示す。この従来の一般的なプレス成形により成形された抑え板１は、その板厚が、段差７を含む全ての部位（取付孔周辺部３、中間部４、外縁部５）で均一であるため、斜め方向に折曲した段差７の部位では、回転軸方向の厚みが他の部位の厚みより厚くなり、その結果、この従来の一般的なプレス成形により成形された抑え板１を積層すると、図１０に示すように、段差７或いはその段差７の周辺の部位のみが接触することとなり、積層された抑え板１，１の取付孔周辺部３，３間、外縁部５，５間等には隙間が形成されることになる。
【００１４】
その結果、特許文献５や特許文献６等に記載された方法を、従来の一般的なプレス成形により断面凹凸状の同心円形状に形成された抑え板１の反りの矯正に採用しようとしても、図１０に示すように、複数枚の抑え板１を積層した際には、前記したように段差７或いはその段差７の周辺の部位のみが接触することとなり、最も平坦度が要求される、回転体８との接触部となる外縁部５や取付孔周辺部３には十分な加圧力を加えることができなくなる。従って、積層した複数枚の抑え板１を加圧焼鈍しても、それら抑え板１の反りの矯正はできない。このように、特許文献５や特許文献６等に記載された方法は、そのまま採用することはできないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−２５９５８３号公報
【特許文献２】特開２００６−６７６７５号公報
【特許文献３】特開２００８−２８９３２９号公報
【特許文献４】特開２００８−８６１８７号公報
【特許文献５】特開平９−３１６６１４号公報
【特許文献６】特開２００４−６３０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、積層時に反りの発生がなく、また、スペースの無駄なく積層することができる回転体の抑え板と、それに加えて製造時に反りの矯正を確実且つ容易に行うことができる回転体の抑え板の製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１記載の発明は、回転軸が挿通される取付孔が中心に形成され前記回転軸と一体となって回転すると共に、その一側面側に配置される回転体に接触してその回転体に拘束力を加える円板よりなる回転体の抑え板であって、前記円板は、前記回転体に接触する平坦面を有する取付孔周辺部と、その取付孔周辺部の外周側に段差を介して連続し前記回転体には接触しない中間部と、その中間部の外周側に段差を介して連続し前記回転体に接触する平坦面を有する外縁部とよりなる断面凹凸状の同心円形状に形成されており、前記中間部の、前記回転体が配置される側とは反対側の面に形成された凸状面が、前記回転体が配置される側の面に形成された凹状面の、前記円板の径方向に収まる範囲内に形成されていることを特徴とする回転体の抑え板である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、前記凸状面の内側に形成された隆起部分と、前記凹状面で囲まれた空間の、前記円板径方向における夫々の断面が、前記回転体側を広幅とする同面積の台形状であることを特徴とする請求項１記載の回転体の抑え板である。
【００１９】
請求項３記載の発明は、前記円板の回転軸方向の厚みは、少なくとも前記外縁部の最外周側を除いて全て均一の厚みであることを特徴とする請求項１または２記載の回転体の抑え板である。
【００２０】
請求項４記載の発明は、前記円板はモータのエンドプレートであって、前記回転体は積層されたモータのロータコアであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転体の抑え板である。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の回転体の抑え板の製造方法であって、冷間圧延材でなる素材円板に、プレス加工或いは冷間鍛造を施して、前記取付孔と、前記中間部の凸状面と凹状面を形成した後に、前記円板を複数枚積層して、それら円板の板厚方向に加圧焼鈍することで、製造されることを特徴とする回転体の抑え板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の請求項１記載の回転体の抑え板によると、複数枚の抑え板を積層すると、抑え板は隙間なく積層されることとなり、積層時に反りの発生がなく、スペースの無駄なく積層することができる。また、製造時において複数枚の円板を積層して製造すれば、最も平坦度が要求される、回転体との接触部となる外縁部や取付孔周辺部に確実に加圧力を加えることができ、断面凹凸状の同心円形状に形成される抑え板であるにかかわらず、反りの矯正を確実且つ容易に行うことができる。
【００２３】
本発明の請求項２記載の回転体の抑え板によると、積層時に抑え板は略全面が密接することとなり、積層時の反りの発生を更に確実に防止することができ、また、スペースの無駄なく密接した状態で積層することができる。また、製造時において複数枚の円板を積層して製造すれば、最も平坦度が要求される、回転体との接触部となる外縁部や取付孔周辺部のみならず、段差を含む中間部も均一な荷重で加圧することができ、製造時の矯正をより確実に行うことができる。
【００２４】
本発明の請求項３記載の回転体の抑え板によると、円板の板厚が、少なくとも外縁部の最外周側を除く全ての位置で同じ厚みであるため、製造が容易であり、また、反りが発生しにくい。
【００２５】
本発明の請求項４記載の回転体の抑え板によると、本発明をモータのエンドプレートに適用することができる。
【００２６】
本発明の請求項５記載の回転体の抑え板の製造方法によると、最も平坦度が要求される、回転体との接触部となる外縁部や取付孔周辺部に十分な加圧力を加えることができ、断面凹凸状の同心円形状に形成される抑え板であるにかかわらず、製造時に反りの矯正を確実且つ容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】断面凹凸状の同心円形状に形成された抑え板の全体形状を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】同実施形態に係る抑え板の中間部付近を拡大して示す断面図である。
【図４】同実施形態に係る抑え板を積層した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の異なる実施形態に係る抑え板を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】同実施形態に係る抑え板を積層した状態を示す断面図である。
【図７】実施例で製造した抑え板の詳細形状を示す断面図である。
【図８】実施例において、円板を複数枚積層してそれら円板の板厚方向に加圧焼鈍している状態を示す縦断面図である。
【図９】従来の一般的なプレス成形により製造した抑え板を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】従来の一般的なプレス成形により製造した抑え板を積層した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００２９】
図１〜図４は本発明の一実施形態を示し（但し、図１は本発明の異なる実施形態、従来技術も同様である。）、図１は抑え板の全体形状を示す斜視図であり、図２はその抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図、図３は抑え板の中間部付近を拡大して示す断面図、図４は抑え板を積層した状態を示す断面図である。
【００３０】
例えば、本発明が適用されるモータにおいては、回転体８である電磁鋼板が積層されたロータコアが、その回転軸（図示せず）の軸方向へ変位する現象を拘束することを目的に、その回転軸の両端側に、抑え板１としてエンドプレートが設けられている。その抑え板１は、回転軸が挿通される取付孔６が中心に形成された円板２で形成されており、円板２は、その回転軸と一体となって回転すると共に、その一側面側に配置される回転体８に面接触することで回転体８に拘束力を加える働きをする。
【００３１】
この円板２は、回転体８に面接触する平坦面３ａを有する円環板状の取付孔周辺部３と、その円環板状の取付孔周辺部３の外周側に段差７を介して連続し、回転体８には接触しない円環板状の中間部４と、その円環板状の中間部４の外周側に段差７を介して連続し、回転体８に接触する平坦面５ａを有する円環板状の外縁部５とよりなる断面凹凸状の同心円形状に形成されている。このように、円板２を断面凹凸状の同心円形状に形成することで、十分な剛性を確保することができる。
【００３２】
また、図２に示すように、中間部４の、回転体８が配置される側とは反対側の面には凸状面４ａが形成されており、一方、回転体８が配置される側の面には凹状面４ｂが形成されている。
【００３３】
この図２〜図４に示す実施形態においては、凸状面４ａの内側に形成された隆起部分４ｃと、凹状面４ｂで囲まれた空間９の、円板２の径方向における夫々の断面が、回転体８側を広幅とする同面積の等脚台形状となっている。円板２の形状をこのような形状とすることで、図４に示すように、円板２を積層したときには、円板２を構成する取付孔周辺部３、中間部４、および外縁部５は全て密接することとなる。
【００３４】
このように、隆起部分４ｃと空間９の断面形状を、回転体８側を広幅とする同面積の等脚台形状、或いは同一断面の台形状とすれば、積層した円板２の解載、剥離を容易に行うことができる。
【００３５】
この図２〜図４に示す実施形態では、凸状面４ａの両側部に位置する段差７の凸側斜面７ａと、凹状面４ｂの両側部に位置する段差７の凹側斜面７ｂは、夫々同勾配の傾斜面であり、且つ、図４に示すように、複数枚の円板２を積層した際に密接するような位置に形成されている。
【００３６】
但し、中間部４の表裏面を構成する凸状面４ａと凹状面４ｂは、必ずしもこの実施形態のように形成されている必要はなく、凸状面４ａが、凹状面４ｂの、円板２の径方向に収まる範囲内に最低限形成されておれば良い。具体的には、必ずしも凸状面４ａの円板２の径方向の幅と、凹状面４ｂの円板２の径方向の幅が、同一幅でなくても良く、凸状面４ａの円板２の径方向の幅が、凹状面４ｂの円板２の径方向の幅より小さく、且つ、凸側斜面７ａが凹側斜面７ｂより中間部４の中心寄りに形成されていても良い。
【００３７】
また、凸状面４ａの両側部に位置する段差７の凸側斜面７ａと、凹状面４ｂの両側部に位置する段差７の凹側斜面７ｂは、必ずしも同勾配である必要はなく、円板２の積層時に、積層した円板２の取付孔周辺部３と外縁部５が夫々密接することができれば、どのような勾配であっても構わない。また同様に、凸側斜面７ａと凹側斜面７ｂは、円板２の積層時に、積層した円板２の取付孔周辺部３と外縁部５が夫々密接することができれば、曲面等であっても構わない。
【００３８】
また、この図２〜図４に示す実施形態においては、円板２の回転軸方向の厚みは、外縁部５の面取り部５ｂが形成された最外周側の部位を除いて全て均一の厚みである。すなわち、板厚は、段差７に該当する部位のみが、外縁部５の面取り部５ｂが形成された最外周側の部位を除く他の部位と比較して薄く形成されている。
【００３９】
外縁部５に設けられた面取り部５ｂは、組み付け時の切り傷防止、製造時の加圧焼鈍終了後など積層後の解載、剥離を容易にするために設けたものであり、必要最低限の大きさであれば良く、必ずしも外縁部５の全周に設ける必要はない。また、この実施形態に示すように、必ずしも回転体８が配置される側と反対側の面に形成されている必要もなく、回転体８が配置される側の面、或いはそれら両方の面に形成されていても良い。尚、この面取り部５ｂは必ずしも形成される必要はない。
【００４０】
尚、図１に示す３箇所の６ａは、取付孔６の周囲に設けられた係止溝であって、回転軸の周囲に設けられた係止片（図示せず）が係止されることによって、抑え板１は、回転駆動する回転軸と一体となって回転することができる。
【００４１】
また、この抑え板１は、金属製、樹脂製等の非磁性材料で、強度を確保できる材料であればどのような材質のもので形成されていても構わないが、抑え板１をモータのエンドプレートとして用いる場合は、特に、アルミニウム板材で形成されていることが望ましい。また、回転時の塑性変形防止という観点からは、そのアルミニウム板材の０．２％耐力は高い方が望ましい。更には、プレス切断時に反りが生じにくく、平坦面３ｂ，５ｂを形成しやすいことを考慮すれば、ＡＡ乃至ＪＩＳ規格に規定された３０００系、５０００系、或いは６０００系等のアルミニウム材料でなる冷間圧延材で形成されていることが最も望ましい。
【００４２】
抑え板１がアルミニウム合金材料でなる冷間圧延材で形成されておれば、他の金属材料で抑え板１を製造する場合と比較して軽量化を図ることができる。また、抑え板１をモータのエンドプレートとして用いる場合は、アルミニウム自体が非磁性材料であるため、磁力線の漏れを抑制できるという付加価値効果も得ることができる。
【００４３】
次に、本発明の異なる実施形態を、図５および図６に基づいて説明する。この実施形態が、図２〜図４に示す実施形態と異なるのは、段差７の形状である。この図５および図６に示す実施形態において、凸状面４ａの両側部に位置する段差７の凸側斜面７ａと、凹状面４ｂの両側部に位置する段差７の凹側斜面７ｂは、回転軸と軸方向と平行する直立したような面となっている。また、凸状面４ａの円板２の径方向の幅が、凹状面４ｂの円板２の径方向の幅より小さく、且つ、凸側斜面７ａが凹側斜面７ｂより中間部４の中心寄りに形成されている。
【００４４】
この実施形態は以上のように構成されているため、図６に示すように、積層時には、取付孔周辺部３、中間部４、および外縁部５は全て密接することとなる。尚、凸状面４ａの両側部に位置する段差７の凸側斜面７ａと、凹状面４ｂの両側部に位置する段差７の凹側斜面７ｂが、図５および図６に示すように、回転軸と軸方向と平行する直立したような面である場合は、凸状面４ａの円板２の径方向の幅と、凹状面４ｂの円板２の径方向の幅が同一幅ではなく、凸状面４ａの円板２の径方向の幅が、凹状面４ｂの円板２の径方向の幅より小さく、且つ、凸側斜面７ａが凹側斜面７ｂより中間部４の中心寄りに形成されている方が、積層、解載が支障なく行われるので好ましい。
【００４５】
次に、本発明の回転体の抑え板の製造方法について説明する。
【００４６】
この抑え板１の製造に用いる材料としては、前記したアルミニウム合金材料を用いることが好ましい。まず、このアルミニウム合金材料でなるコイルを、冷間圧延で矯正加工してシート状とする。この冷間圧延材を打ち抜き加工することで素材を円板状とした後に、その素材円板に、プレス加工或いは冷間鍛造を施して、取付孔６と、中間部４の凸状面４ａと凹状面４ｂを形成する。その円板２を複数枚積層して、それら円板２の板厚方向に加圧焼鈍すれば、抑え板１を簡単な方法で製造することができる。
【００４７】
尚、この抑え板１の製造にアルミニウム合金材料を用いれば、２００〜４００℃程度の比較的低温で、加圧焼鈍を実施することができ、抑え板１を低コストで製造することが可能になる。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４９】
本実施例では、図７に示す断面形状の抑え板を製造し、その抑え板の平坦度を確認した。抑え板の製造に用いる素材としては、板厚が２．５ｍｍのアルミニウム合金（５０５２−Ｈ３４）を用い、加工或いは冷間鍛造を施して、取付孔と、中間部の凸状面と凹状面を形成した後に、その円板を複数枚積層して、それら円板の板厚方向に加圧焼鈍することで、抑え板を製造した。
【００５０】
また、加圧焼鈍は、図８に示すように、シャフトＡに、２０枚ずつの円板を積層したブロックＢと、厚さ２５ｍｍ、平坦度３μｍのスペーサーＣを交互に通し、締め付け荷重１９．６×１０４Ｐａ（２．０ｋｇ／ｃｍ２）、焼鈍温度３２０℃、焼鈍時間２時間の条件により実施した。
【００５１】
この加圧焼鈍終了後、ブロックＢから製造を終了した抑え板を、解載、剥離することで取り出し、全ての抑え板の平坦度、反りの有無を確認したところ、回転体の抑え板として用いるには問題となるような反りは全く発生しておらず、回転体の抑え板として用いるには十分な平坦度であることを確認した。
【符号の説明】
【００５２】
１…抑え板
２…円板
３…取付孔周辺部
３ａ…平坦面
４…中間部
４ａ…凸状面
４ｂ…凹状面
４ｃ…隆起部分
５…外縁部
５ａ…平坦面
５ｂ…面取り部
６…取付孔
６ａ…係止溝
７…段差
７ａ…凸側斜面
７ｂ…凹側斜面
８…回転体
９…空間
【図１】
0005469498.tif 000002
【図２】
0005469498.tif 000003
【図３】
0005469498.tif 000004
【図４】
0005469498.tif 000005
【図５】
0005469498.tif 000006
【図６】
0005469498.tif 000007
【図７】
0005469498.tif 000008
【図８】
0005469498.tif 000009
【図９】
0005469498.tif 000010
【図１０】
0005469498.tif 000011